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当Cs放电电压低于1/4VDD时,C2输出为1, SR锁存器反相端输出为1,通过电阻对Cs充电,开始一个新的周期。这样Cs反复充放电,电容电压为锯齿波,SR锁存器输出为同频率方波。
当有触摸时,Cs变大,改变了RC电路的时间常数,SR锁存器输出的方波频率随之发生改变。将SR锁存器输出的方波信号送给Timer1作为时基,每一次Timer0溢出中断,中断程序中读出Timer1寄存器的值即代表对应频率,频率是否变化即代表是否有触摸动作。
容性传感模块(CSM)方式
PIC16F72X系列集成了CSM,如图4所示,这个模块具有恒定的拉灌电流能力,能够直接驱动容性负载(PCB焊盘),在触摸感应电容上形成连续振荡的三角波,CSM输出同频率的方波,方波信号可以提供给Timer0或Timer1做时基,通过Timer2中断读出相对应的计数值,即代表对应频率。这种方式电路非常简单,可以直接将焊盘连接到CSM输入对应的引脚。
图4 容性传感模块触摸感应检测电路
充电时间检测单元(CTMU)方式
Microchip PIC18F系列和PIC24FJ系列中有一部分单片机具有CTMU功能,如图5所示,CTMU核心为一个恒流源,输出电流大小可以通过软件配置。CTMU通道可以直接与片内ADC相连。系统工作时,只需要将CTMU恒流源打开,设定一个固定时间给触摸感应电容充电,然后利用ADC对电容上电压进行转换。如果有触摸,电容值变大,经过恒定电流固定时间充电后,电容上电压会变小,因此根据ADC转换结果,即可以判断是否有触摸动作。
图5 充电时间检测单元触摸感应检测电路
结语
电容式触摸感应克服了机械按键寿命短、维护成本高、结构设计复杂等问题,具有无磨损、成本低、电路简单等特点,可以方便的实现按键、滑动条、滚轮等设计。基于Microchip单片机,贝能国际开发的触摸感应方案已经成功的应用于家电、消费电子、医疗等领域。今后,越来越多的人将会体验到触摸感应所带来的方便、炫的感觉。
参考文献:
[1] Microchip application note AN1101.
[2] Microchip application note AN1102.
[3] Microchip application note AN1103.
[4] Microchip application note AN1202.
[5] Microchip application note AN1171.
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